[發明專利]GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置

有效

• 申請號: 202010041551.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111198056B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 陳昌鑫;李帆;馬鐵華;郭文超;武耀艷;裴東興;焦斌;侯志偉;龐偉;馮偉琦;侯靖
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;中北大學
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00;G01L25/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：該裝置包括安裝底座、屏蔽模塊、傳感模塊、電路模塊和信號傳輸模塊；

安裝底座包括支架、螺釘、左側軸承卡扣、右側軸承卡扣、軸、左側固定軸承、右側固定軸承、左側轉動軸承、右側轉動軸承；支架位于整個旋轉件扭矩測試裝置的最底部，左右兩側固定軸承放置于支架上兩個半圓形凹槽中，通過軸承卡扣和螺釘固定在支架上，左右兩側固定軸承和左右兩側轉動軸承都采用過盈配合的方式與軸固定；

屏蔽模塊包括金屬密閉殼體、雙層圓形波導窗；全封閉式金屬密閉殼體的圓柱側面一側安裝有兩層波導窗，金屬密閉殼體沿軸線分為上、下兩部分；金屬密閉殼體圓柱面一側有兩條光纖，用于激光充電的光纖輸入通道、數據傳輸的光纖輸出通道，其中光纖輸出通道連接高速數據采集設備便于監測；

傳感模塊包括殼體、環形永磁鐵、稀土超磁致伸縮材料、非導磁材料安裝座、隧道磁阻傳感器；

稀土超磁致伸縮材料固定在軸外側，環形永磁鐵固定在殼體內側上，隧道磁阻傳感器設置在環形永磁鐵旁邊，且磁敏感面朝向稀土超磁致伸縮材料，隧道磁阻傳感器與環形永磁鐵之間用非導磁材料安裝座隔開；殼體分為上半部和下半部，殼體兩端套在左右兩側轉動軸承上，通過扣在殼體外側的兩半金屬密閉殼體使得殼體上半部和下半部固定并緊密配合；

電路模塊包括調理電路、光伏電池；調理電路安裝于金屬密閉殼體內側表面，調理電路由差分放大模塊、濾波模塊、AD采集模塊、數字存儲模塊順序組成，在金屬密閉殼體內進行傳感器輸出信號數字化處理，數字化處理后的信號能本地存儲或者光纖數據傳輸；光伏電池給隧道磁阻傳感器、調理電路供電；

信號傳輸模塊包括光纖輸入通道、激光接收發射模塊、光纖輸出通道；光纖輸入通道和光纖輸出通道與金屬密閉殼體的交匯處均有兩層圓形波導窗；

在殼體兩端設有穿線孔，用于隧道磁阻傳感器、調理電路、光伏電池、激光接收發射模塊之間的電連接；

聯軸器套在軸上，通過聯軸器本身自帶的螺釘與軸固定，用于連接被測部件；

杠桿通過螺紋連接的方式與軸固定，與軸垂直，用于實驗室標定靈敏度時掛裝砝碼。

2.根據權利要求1所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：稀土超磁致伸縮材料通過噴濺、真空蒸發鍍膜、磁控濺射或真空電鍍的工藝涂敷于軸外側表面，環形永磁鐵采用過盈配合或粘貼的方式固定在殼體內側上，安裝在稀土超磁致伸縮材料的軸向中間部位，隧道磁阻傳感器與環形永磁鐵安裝距離不小于2mm且不大于5mm。

3.根據權利要求2所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：根據所選用的隧道磁阻傳感器的線性范圍，確定環形永磁鐵在隧道磁阻傳感器處產生的磁場強度，使其處于線性范圍最大變換范圍內。

4.根據權利要求1所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：稀土超磁致伸縮材料，為圓環形薄膜狀材料，具體為Ni-Zn-Co稀土超磁致伸縮材料。

5.根據權利要求1所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：調理電路、光伏電池、散熱鋁片以及激光接收發射模塊安裝在金屬密閉殼體內側表面，調理電路、激光接收發射模塊安裝在金屬密閉殼體內側上半部，光伏電池、散熱鋁片安裝在金屬密閉殼體下半部。

6.根據權利要求1所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：金屬密閉殼體上半部、下半部分均有用于連接的螺釘安裝座，金屬密閉殼體的上、下兩部分通過螺釘安裝座用螺釘固定，接縫處使用電磁密封襯墊填充。

7.根據權利要求1所述的GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，其特征在于：環形永磁鐵采用弱磁性材料，根據仿真計算需使其在隧道磁阻傳感器處產生的磁感應強度處于隧道磁阻傳感器的線性范圍內。